在當(dāng)今社會(huì)，幾乎所有的電子設(shè)備，如電腦、手機(jī)、汽車和飛機(jī)，都需要芯片的支持。
芯片是什么，它是怎么的？
一個(gè)芯片，只是指甲蓋那么大，可以是幾十個(gè)平方毫米在空間中，運(yùn)行數(shù)十億個(gè)晶體管。
想要制造芯片，光刻機(jī)核心設(shè)備不能繞過。用紫外線去除晶圓表面的保護(hù)膜是光刻機(jī)。它是一種成像設(shè)備，可以將光源照射到設(shè)置的圖像上，通過成像系統(tǒng)將電路圖形準(zhǔn)確復(fù)制到晶圓上，從而創(chuàng)建芯片所需的圖形和功能區(qū)域。
原理很簡單，關(guān)鍵是納米級(jí)的準(zhǔn)確性。就像原子彈爆炸的原理一樣，它早已不是國家機(jī)密，但它真的制造了一個(gè)核彈，但是沒那么容易。
制造光刻機(jī)有哪些困難？
首先是光源問題。
晶圓上刻有紫外光，對(duì)光源要求很高。
目前，世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)已達(dá)到3納米。這里的3納米是指節(jié)點(diǎn)技術(shù)的關(guān)鍵尺寸，是指網(wǎng)格的極長（gate length），也就是單晶管的長度。長度越小，可以布置在同一面積晶圓上的晶體管就越多。縮小柵極是提高設(shè)備開斷頻率的重要途徑之一。高頻率意味著芯片跑得更快。據(jù)說這種光刻機(jī)可以加工13 納米線條。我們頭發(fā)的直徑大約是 50~70微米，換句話說，這種光刻機(jī)只能刻畫頭發(fā)直徑1/5000的線條。
世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)是荷蘭ASML公司極紫外光刻機(jī)的生產(chǎn)（EUV）。比起DUV光刻機(jī)，它把193nm用13代替短波紫外線.5nm極紫外線可將光刻技術(shù)擴(kuò)展到32nm以下特征尺寸。
而EUV光刻機(jī)的光源來自美國Cymer，這個(gè)13.5nm極紫外線來自193nm短波紫外線反射多次得到。原因是這么說的，但是做起來太難了。美國的生產(chǎn)EUV光刻機(jī)光源公司是世界上唯一的公司，也就是說，除了他的家，沒有人能生產(chǎn)。
沒有光源，光刻機(jī)就不能工作。這就是壟斷。
其次是反射鏡。
在硅片以電路圖的形式呈現(xiàn)，是制造芯片的關(guān)鍵部件。
ASML公司EUV德國光刻機(jī)的反射鏡蔡司。
EUV多層膜反射鏡是光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分EUV需要實(shí)現(xiàn)光源的關(guān)鍵技術(shù)EUV波段的高反射率。
三是工作臺(tái)的精度。
光刻機(jī)工作臺(tái)控制芯片在制造和生產(chǎn)過程中的紋路蝕刻。工作臺(tái)的移動(dòng)精度越高，加工后的芯片精度越高。
ASML公司的EUV光刻機(jī)工作臺(tái)采用高精度激光干涉儀測(cè)量微動(dòng)臺(tái)的位移，構(gòu)建閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)納米超精度同步運(yùn)動(dòng)。
在芯片制造過程中，不能通過一次曝光來完成。在制造過程中需要多次曝光，這意味著芯片制造過程中需要多次對(duì)準(zhǔn)。芯片的每個(gè)部件之間只有幾納米的間隔，掩膜與硅晶圓對(duì)準(zhǔn)誤差必須控制在幾納米范圍內(nèi)。
ASML公司開發(fā)了雙工作臺(tái)，在完成掃描曝光的同時(shí)，還可以同時(shí)對(duì)準(zhǔn)、調(diào)焦、下片等操作。
最后是耗電問題。
EUV光刻機(jī)耗電量很高，需要將整個(gè)工作環(huán)境抽真空，避免灰塵。EUV光刻機(jī)每小時(shí)至少耗電150度。這比挖比特幣更貴！
我們自己的光刻機(jī)達(dá)到了什么水平？
ASML的EUV可使用13臺(tái)光刻機(jī).5nm極紫外光工程7nm、甚至3nm芯片。我國主要采用深紫外光193nm制程工藝，能做26nm芯片。據(jù)報(bào)道，上海微電子公司已攻克14nm光刻機(jī)不能盡快達(dá)到世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)水平，但我們可以在手機(jī)、汽車等民用領(lǐng)域和武器裝備芯片上自給自足。
與ASML的EUV與光刻機(jī)相比，我們就像拿著一把盒尺來測(cè)量國際米原器的精度。可想而知，不打破技術(shù)壁壘是如此困難。
為了遏制我們，美國人在半導(dǎo)體不僅限制了領(lǐng)域的發(fā)展ASML出口給中國EUV光刻機(jī)，甚至使用深紫外線DUV對(duì)我國出口限制光刻機(jī)。ASML公司在EUV光刻機(jī)光源的供應(yīng)受美國的限制，不得不停止為中國供應(yīng)，但其銷售急劇下降，損失巨大。雖然這次喊出來給我們供貨，但只是恢復(fù)了DUV光刻機(jī)出口最好硬一點(diǎn)，直接加EUV光刻機(jī)，看美國人怎么指手畫腳？
